JPH10151211A - 照射野形成装置 - Google Patents

照射野形成装置

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JPH10151211A
JPH10151211A JP31320096A JP31320096A JPH10151211A JP H10151211 A JPH10151211 A JP H10151211A JP 31320096 A JP31320096 A JP 31320096A JP 31320096 A JP31320096 A JP 31320096A JP H10151211 A JPH10151211 A JP H10151211A
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JP
Japan
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tumor
depth
collimator
pin
hole
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Withdrawn
Application number
JP31320096A
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English (en)
Inventor
Naoaki Ikeda
直昭 池田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092Details
    • A61N2005/1095Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges

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  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 腫瘍へのビーム照射範囲及びビームの到達深
さ・奥行きを細かく分割・制御することにより、正常組
織部に対する付与線量を低減することを目的とする。 【解決手段】 腫瘍12へのビーム照射範囲及びビーム
の到達深さ・奥行きを細かく分割・制御するための手段
として、腫瘍12の奥行き方向への拡大ブラッグピーク
幅22を決定していたリッジフィルタに代えて、この拡
大ブラッグピーク幅22を任意に変えることができる可
変レンジフィルタ21を採用するとともに、ビームの横
断面方向に拡大ブラッグピーク幅22の値に対応してビ
ーム照射範囲を細かく分割することが可能なマルチホー
ルコリメータ20を採用したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陽子線、重粒子線
等を用いる粒子線癌治療装置において、粒子線を患者体
内の腫瘍に照射する際に使用する照射野形成装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】粒子ビームを用いた癌等の悪性腫瘍の治
療では、病巣周辺部の正常組織が回複不可能な影響を受
けぬように腫瘍組織にのみ致死的な線量を集中させるこ
とが重要であり、照射には以下のような機能が必要とさ
れている。
【0003】即ち、(1)粒子ビームを腫瘍全体が一度
に照射できる位の幅広いビームに拡大する、(2)腫瘍
の深さに応じてそのエネルギーを調整する、(3)腫瘍
組織の深さ方向全体が一様に照射できるように腫瘍の厚
みに応じてエネルギー分布を持たせる、(4)腫瘍の輪
郭及び粒子線が通過する生体組織の不均一さに応じた補
正を加える、という機能である。
【0004】上記の機能は、具体的には、図7に示す照
射野形成装置と呼ばれる一連の装置群により実現され
る。まず、図示しない加速器により必要なエネルギにま
で加速された粒子ビーム7は散乱体1を通過することに
より、この散乱体1を頂点とする円錐状に広がって伝搬
し、次に2枚のくさび形の板の重ね合わせで構成される
レンジモジュレータ(またはファィンデグレーダ)2に
より腫瘍の深さに応じた任意の体内飛程に調節される。
【0005】引き続き、腫瘍の厚みに対応して粒子ビー
ム7に分布を持たせるため、階段状に厚さが変化する金
属板を並べたリッジフィルタ3に粒子ビームを通過させ
ることにより、拡大ブラッグピーク(SOBP)11を
形成する。このあと、粒子ビーム7がコリメータ4を通
過することにより、粒子ビーム7の中心軸近傍の線量分
布の均一な部分が切り出される。
【0006】更に、腫瘍のX線CTデータをもとに正確
にNC加工されたボーラス5を粒子ビーム7が通過する
ことにより、腫瘍の後端の輪郭と生体組織の不均一性に
関する補正が行われ、そして、最終コリメータ6を通過
することにより腫瘍の輪郭に合わせたビーム垂直断面の
調整が行われる。このようにして整形された粒子ビ−ム
7は、体表面9を透過して体内の腫瘍8に照射される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の照射野
形成装置より整形された粒子ビーム7が腫瘍8に照射さ
れた時の腫瘍近傍を断面から見た等線量分布を図8に示
す。同図に示すように、従来の照射野形成装置では、ボ
ーラス5を用いることにより、腫瘍の領域12(図8の
二重斜線で示した領域)における腫瘍の深さ方向先端
部、つまり、奥側の形状に対して100%線量を持つ粒
子ビームの空間的分布を合わせ込むことができたが、し
かし、腫瘍の体内での浅い側の形状には空間的分布を合
わせ込むことができなかった。
【0008】このため、100%の線量を付与される領
域10(図8の斜線で示される領域)は、腫瘍の領域1
2以外の正常組織にも達してしまうという問題があっ
た。特にこの正常組織領域に重要臓器がある場合、この
問題は無視できない影響を及ぼす可能性がある。本発明
は、かかる問題を解決すること、即ち、腫瘍へのビーム
照射範囲及びビームの到達深さ・奥行きを細かく分割・
制御することにより、正常組織部に対する付与線量を低
減することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、腫瘍へのビーム照射範囲及びビームの到
達深さ・奥行きを細かく分割・制御するため次のの手段
を採用した。即ち、従来、腫瘍の奥行き方向への拡大ブ
ラッグピーク幅を決定していたリッジフィルタに代え
て、この拡大ブラッグピーク幅を任意に変えることがで
きる可変レンジフィルタを採用するとともに、ビームの
横断面方向にビーム照射範囲を細かく分割することが可
能なマルチホールコリメータを採用した。
【0010】更に、このマルチホールコリメータは、腫
瘍の奥行きが同一となる、即ち、同じ拡大ブラッグピー
ク幅を必要とする場所を同時に照射できるように、例え
ば、照射領域の任意の場所にアパーチャ、言い換えると
ホールを複数設定できる構造を有する。また、このマル
チホールコリメータは拡大ブラッグピーク幅の値に応じ
て簡単にアパーチャの設定・復帰ができる構造として、
例えば、複数のマルチホールコリメータをディスク上に
収納して回転させる構造とすることにより、効率よく照
射が可能である。
【0011】[作用]本発明を採用することにより、従
来問題となっていた腫瘍背後の正常組織部への線量付与
を低減することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細に説明する。本発明の一実施例
に係る照射野形成装置を図1〜図6に示す。
【0013】本実施例の照射野形成装置は、図1に示す
ように、可変レンジフィルタ21とボーラス5の間にマ
ルチホールコリメータ収納ディスク(以下、単にコリメ
ータ収納ディスクと言う)18を挿入したものであり、
その他の構成は、前述した図8に示す装置構成と同一で
ある。可変レンジフィルタ21は、従来のリッジフィル
タ3に代えて設けられるものであり、拡大ブラッグピー
ク幅を任意に変えることができる。
【0014】コリメータ収納ディスク18は、回転軸1
5により、図2において反時計方向に回転可能な構造と
なっている。マルチホールコリメ−タ収納ディスク18
には、図1,2に示すように、複数枚(図中では6枚)
の円盤状のマルチホールコリメータ(以下、単にコリメ
ータと言う)20が♯1〜♯6の位置に収納されてい
る。
【0015】コリメータ20は、図3に示すようにリン
グ状の金属筒の内部に複数の金属製のマルチホールコリ
メータピン(以下、単にピンと言う)19がハニカム状
に配置されると共に抜き差し自在な構造となっており、
任意のピン19は片側から押すことにより抜き取ること
ができる。また、このピン19は縦断面形状が図4に示
すように段付(1段又は2段)となっており、粒子ビー
ム7がピン19の間隙から前方へ透過し難い構造となっ
ている。
【0016】コリメータ収納ディスク18と対称位置に
はマルチホールコリメータピンホルダ収納ディスク(以
下、単にピンホルダ収納ディスクと言う)17が設置さ
れると共にこのピンホルダ収納ディスク17は回転軸1
5により、コリメータ収納ディスク18と反対方向、即
ち、図2において時計方向に同期して回転可能な構造と
なっている。ピンホルダ収納ディスク17には、複数枚
(図では6枚)のマルチホールコリメータピンホルダ
(以下、単にピンホルダと言う)24が♯1〜♯6の位
置に収納されている。
【0017】ピンホルダ24は、コリメータ20と同サ
イズであり、コリメータ20から押し下げられたピン1
9を受け止めるものである。ピンホルダ収納ディスク1
7は、コリメータ収納ディスク18と収納されているコ
リメータ20、ピンホルダ24が1箇所だけ完全に重な
るように配置されている。図中ではコリメータ20、ピ
ンホルダ24に付けた番号のうち、#6の位置で重なっ
ている状態を示している。
【0018】#6のコリメータ20の上部には、XY駆
動テーブル13とピン押し下げ用シリンダ14が設置さ
れており、任意の位置のピン19をコリメータ20から
押し出すことができる。押し出されたピン19はピンホ
ルダ24に受け止められる。ピンホルダ24の下部に
は、マルチホールコリメータピン押し上げ用シリンダ1
6があり、ピンホルダ24全体を押し上げることによ
り、ピン19をコリメータ20に戻すことができる。
【0019】#6の位置では、#5から戻ってきたコリ
メータ20とこのコリメータ20から抜き取られたピン
19を持つピンホルダ24(♯5の位置から戻ってきた
もの)が重なり、ピン19の復帰を行ったあと、次のパ
ターンに対応するピンが抜き取られる。このように#6
の位置でピン19を抜き取られたコリメータ20は、#
1、#2の位置を経て#3でビーム照射に用いられる。
この後、#4、#5の位置を経て#6で再び抜き取られ
たピンと合体するというプロセスを繰り返す。
【0020】図2の#3及び#6のコリメータ20を用
いた場合の腫瘍への照射の様子を図5、図6に示す。図
5においてビーム先端の波面34が図中の位置に来てい
る時を想定すると、腫瘍の先端部から同じ拡大ブラッグ
ピーク幅(即ち、同じ腫瘍の厚さ)を持つビームの横断
面方向の場所は、腫瘍のX線CTデータより計算するこ
とができる。この場所データに対応する部分がアパーチ
ャとなるようコリメータ20のピン19が抜き取られ
る。
【0021】この結果、100%の線量を付与される領
域10は斜線で示す範囲となり、腫瘍の手前体表面側の
正常組織部分への照射はほとんど無くすことができる。
同じように、図6に示した位置にビーム先端の波面があ
る場合は、図5の場合と拡大ブラッグピーク幅の値が異
なるため、アパーチャとして抜き取られるピン19の場
所も異なり、この図の場合は#6のコリメータ20の配
置となる。
【0022】このように説明したように本実施例では、
腫瘍の深さ方向にビーム先端波面が侵入していく深さを
細かく分割し、それぞれに対応する拡大ブラッグピーク
幅を計算し、コリメータを設定し、照射を行っていくこ
とで結果的には、腫瘍を深さ方向に2次元に細かく分割
することになり、腫瘍の手前体表面側の正常組織部分へ
の照射を最小化することができる。
【0023】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、ビームの横断面方向に拡大
ブラッグピーク幅の値に対応してビーム照射範囲を細か
く分割することができるため、腫瘍の手前体表面側の正
常織織への線量付与を低減することができ、腫瘍だけを
選択的に治療することが可能となる。しかも、既存の照
射野形成装置のコリメータ部を改造するたけで適用可能
であり、低コストでの導入が可能である。また、複数の
コリメータをディスク上に収納することにより、アパー
チャの設定・変更が拡大ブラッグピーク幅の値に応じて
簡単に可能となる。更に、ピンを段付形状とすることに
より、粒子ビームの透過を抑制することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る照射野形成装置の概念
図である。
【図2】マルチホールコリメータ収納ディスクの説明図
である。
【図3】マルチホールコリメータの説明図である。
【図4】ピンの説明図である。
【図5】粒子ビームの照射領域の説明図である。
【図6】粒子ビームの照射領域の説明図である。
【図7】従来の粒子線治療における照射野形成装置の構
成図である。
【図8】従来の照射野形成装置により照射された腫瘍近
傍断面の等線量分布図である。
【符号の説明】 1 散乱体 2 レンジモジュレータ 3 リッジフィルタ 4 コリメータ 5 ボーラス 6 最終コリメータ 7 粒子ビーム 8 腫瘍 9 体表面 10 100%線量を付与される領域 11 拡大ブラッグピーク(SOBP)の幅 12 腫瘍の領域 13 XY駆動テーブル 14 ピン押し下げ用シリンダ 15 回転軸 16 マルチホールコリメータピン押し上げ用シリンダ 17 マルチホールコリメータピンホルダ収納ディスク 18 マルチホールコリメータ収納ディスク 19 マルチホールコリメータピン 20 マルチホールコリメータ 21 可変レンジフィルタ 22 #3の場合の拡大ブラッグピークの幅 23 #6の場合の拡大ブラッグピークの幅 24 マルチホールコリメータピンホルダ 34 ビーム先端の波面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 腫瘍へのビーム照射範囲及びビームの到
    達深さ・奥行きを細かく分割・制御するための手段とし
    て、腫瘍の奥行き方向への拡大ブラッグピーク幅を決定
    していたリッジフィルタに代えて、この拡大ブラッグピ
    ーク幅を任意に変えることができる可変レンジフィルタ
    を採用するとともに、ビームの横断面方向に拡大ブラッ
    グピーク幅の値に対応してビーム照射範囲を細かく分割
    することが可能なマルチホールコリメータを採用したこ
    とを特徴とする照射野形成装置。
  2. 【請求項2】 上記マルチホールコリメータは、上記ア
    パーチャの設定・変更が拡大ブラッグピーク幅の値に応
    じて簡単に可能となるよう、回転自在なディスクに複数
    収納されることを特徴とする請求項1記載の照射野形成
    装置。
  3. 【請求項3】 上記マルチホールコリメータとして、腫
    瘍の奥行きが同一となる場所を細分化して同時に照射で
    きるように照射領域の任意の場所にアパーチャを複数設
    定可能な構造を有することを特徴とする請求項1記載の
    照射野形成装置。
  4. 【請求項4】 上記マルチホールコリメータは、複数の
    ホールをハニカム状に配置すると共に該ホールに着脱自
    在なピンを挿入して上記アパーチャを構成することを特
    徴とする請求項3記載の照射野形成装置。
  5. 【請求項5】 前記ピンは、前記ホールと当該ピンの隙
    間から粒子ビームが透過することを抑制するために、段
    付形状としたことを特徴とする請求項4記載の照射野形
    成装置。
JP31320096A 1996-11-25 1996-11-25 照射野形成装置 Withdrawn JPH10151211A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20040203